測繪工程畢業(yè)論文 公路工程測量中的應(yīng)用 摘 要 數(shù)字化測圖是近幾年隨著計算機地面測量儀器數(shù)字化測圖軟件的應(yīng)用而迅速發(fā)展起來的全新內(nèi)容已廣泛應(yīng)用于測繪生產(chǎn)水利水電工程土地管理城市規(guī)劃環(huán)境保護和軍事工程等部門并被廣大用戶所接受而 為數(shù)字化測繪的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于公路測量則是公路外業(yè)勘測的一項重大技術(shù)革命其應(yīng)用及開發(fā)的前景十分廣闊尤其是實時動態(tài) 位技術(shù)在公路測量中蘊含著巨大的技術(shù)潛力本文從 術(shù)的原理和接著列舉實例對 公路測量中的應(yīng)用及其對公路勘測的巨大推進(jìn)作用做了詳述主要是對孝義市市區(qū)北外環(huán)公路控制網(wǎng)的測繪過程做了詳細(xì)介紹最后對 術(shù)在公路測量中的應(yīng)用前景做了展望 關(guān)鍵詞 球衛(wèi)星定位系統(tǒng) 制網(wǎng) he is in in so on is by PS in is a is he is in in PS PS to PS in to to PS in ey 錄 第一篇 公路工程測量中的應(yīng)用 1 第一章 緒論 1 第一節(jié) 星定位系統(tǒng)的產(chǎn)生發(fā)展及應(yīng)用前景 1 第二節(jié) 位技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 3 第三節(jié) 我國 位技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 4 一我國 位技術(shù)的發(fā)展 4 二我國 位技術(shù)的應(yīng)用 5 第二章 星全球定位系統(tǒng) 7 第一節(jié) 星定位系統(tǒng)概論 7 一 統(tǒng)簡介 7 二 星定位原理 9 三 星的導(dǎo)航定位信號 13 四 號接收機 14 第二節(jié) 統(tǒng)的應(yīng)用 17 一 統(tǒng)能 夠?qū)嵤┤蛐匀鞎r全天候的連續(xù)不斷的三維導(dǎo)航定位測量17 二 號能夠用于運動載體的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù) 17 三 星能夠為陸地海洋和空間廣大用戶提供高精度多用途的導(dǎo)航定位服務(wù) 17 第三章 公路測量中的應(yīng)用及實例分析 19 第一節(jié) 公路測量中應(yīng)用趨勢及相關(guān)技術(shù) 19 第二節(jié) 實例分析孝義市市區(qū)北外環(huán)公路控制網(wǎng)的測繪 20 一測區(qū)概述 20 二工程概況 20 三測量工作的總體方案 21 四 的外業(yè)觀測 26 五用 術(shù)進(jìn)行控制測量 32 總 結(jié) 42 第二 篇 三度帶六度帶的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 44 第一節(jié) 簡述 44 第二節(jié) 研究目的 46 第三節(jié) 程序設(shè)計 48 參考文獻(xiàn) 64 英文資料 65 致 謝 72 第一篇 公路工程測量中的應(yīng)用 第一章 緒論 第一節(jié) 星定位系統(tǒng)的產(chǎn)生發(fā)展及應(yīng)用前景 20世紀(jì) 60年代第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)子午衛(wèi)星系統(tǒng) 出了一個綜合性方案 0世紀(jì) 90年代建成并投入運行該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)它具有全能性全球性全天候連續(xù)性和實時性的精密三維導(dǎo)航與定位功能而且具有良好的抗干擾性和保密性 統(tǒng)現(xiàn)代化更新階段2000據(jù) 1996 年美國的總統(tǒng)決定建立了國防部和交通部組成的聯(lián)合管 務(wù)局 主持下于 19971998 年期間討論了增加 用信號從而改進(jìn)民用和商用目的的 內(nèi)容即為目前的 代化計劃并于 1999 年 1 月由美國副總統(tǒng)戈爾以 代化的名稱發(fā)布通告其具體實施是以 2000年 5月 2日取消 展進(jìn)程時間一覽表 1957 年 10 月 4 日 第一顆人造衛(wèi)星 發(fā)射成功 1958 年 12 月 開始設(shè)計 子午衛(wèi)星系統(tǒng) 1964 年 1 月該系統(tǒng)正式運行 1967 年 7月 統(tǒng)解密以供民用 1973 年 12 月 美國國防部批準(zhǔn)研制 2 月 22 日 第 1 顆 驗衛(wèi)星發(fā)射成功 1989 年 2 月 14日 第 1 顆 作衛(wèi)星發(fā)射成功 1991 年 海灣戰(zhàn)爭中 次大規(guī)模用于實戰(zhàn) 1992 年 立 際 務(wù)機構(gòu) 1995 年 7 月 17 日 到 完全運行能力 1999 年 1 月 25 日 美國副總統(tǒng)戈爾宣布將斥資 40 億美圓進(jìn)行代化 1999 年 8 月 2122 日 生 結(jié)束翻轉(zhuǎn)問題 2000 年 1 月 1 日 題 2000 年 5 月 1 日 美國總統(tǒng)克林頓宣布 止實施 第二節(jié) 位技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 如人們所說 應(yīng)用僅受人們的想象力制約 世以來已充分顯示了其在導(dǎo)航定位領(lǐng)域的霸主地位許多領(lǐng)域也由于 出現(xiàn)而生革命性變化目前幾乎全世界所有需要導(dǎo)航定位的用戶都被 高精度全天候全球覆蓋方便靈活和優(yōu)質(zhì)價廉所吸引 實時 處理兩個觀測站的載波相位的基礎(chǔ)上可以達(dá)到厘米級的精度與傳統(tǒng)的手工測量手段相比 術(shù)有著巨大的優(yōu)勢 測量精度高 操作簡便儀器體積小便于攜帶 全天候操作觀測點之間無須通視測量結(jié)果統(tǒng)一在標(biāo)下信息自動接收存儲減少繁瑣的中間處理環(huán)節(jié) 當(dāng)前 術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測量資源勘查地殼運動地籍測量等領(lǐng)域 用于交通 出租車租車服務(wù)物流配送等行業(yè)利用 術(shù)對車輛進(jìn)行跟蹤調(diào)度管理合理分布車輛以最快的速度響應(yīng)用戶的乘車或送請求降低能源消耗節(jié)省運行成本 交通電臺實時發(fā)播城市交通信息車載設(shè)備通過 行精確定位結(jié)合電子地圖以及實時的交通狀況自動匹配最優(yōu)路徑并實行車輛的自主導(dǎo)航 民航運輸通過 收設(shè)備使駕駛員著陸時能準(zhǔn)確對準(zhǔn)跑道同時還能使飛機緊湊排列提高機場利用率引導(dǎo)飛機安全進(jìn)離場 有了 幫助救援人員就可在人跡罕至條件惡劣的大海山野沙漠對失蹤人員實施有效的搜索拯 救裝有 置的漁船在發(fā)生險情時可及時定位報警使之能更快更即使地獲得救援 用于農(nóng)業(yè)當(dāng)前發(fā)達(dá)國家已開始把 術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)即所謂的 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作 該方法利用 行農(nóng)田信息定位獲取包括產(chǎn)量監(jiān)測土樣采集等計算機系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)的分析處理決策出農(nóng)田地塊的管理措施把產(chǎn)量和土壤狀態(tài)信息裝入帶有 備的噴施器中從而精確地給農(nóng)田地塊施肥噴藥通過實施精準(zhǔn)耕作可在盡量不減產(chǎn)的情況下降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本有效避免資源浪費降低因施肥除蟲對環(huán)境造成的污染 進(jìn)了人們的日常生活成為人們旅游探險的好幫手通過 真技術(shù) 70 年代后期有關(guān)單位在從事多年理論研究的同時引進(jìn)并試制成功了各種人造衛(wèi)星觀測儀器 1980 年國家大地坐標(biāo)系進(jìn)行了南海群島的聯(lián)測 80 年代初我國一些院校和科研單位已開始研究 術(shù)十多年來我國的測繪工作者 0年代中期我國引進(jìn) 收機并應(yīng)用于各 個領(lǐng)域同時著手研究建立我國自己的 收機擁有量約在 4萬臺左右其中測量類約 500700臺航空類約幾百臺航海類約 3萬多臺車載類數(shù)千臺 術(shù)在我國各行業(yè)中應(yīng)用的廣泛性 術(shù)開展國際聯(lián)測建立全球性大地控制網(wǎng)提供高精度的地心坐標(biāo)測定和精 10多個單位 30多臺 92年全國 20我國建成了平均邊長約 100 級網(wǎng)提供了亞米級精度地心坐標(biāo)基準(zhǔn)此后在 0100級網(wǎng)全國約 2500個點 術(shù)進(jìn)行航測外業(yè)控制測量航攝飛行導(dǎo)航機載 測等航測成圖的各個階段 術(shù)用于全球板塊運動監(jiān)測和區(qū)域板塊運動監(jiān)測我國已開始用兵 術(shù) 變監(jiān)測網(wǎng)等 術(shù)已經(jīng)用于海洋測量水下地形測繪 量規(guī)范已于己于人 1992 年 10 月 1 日起實施 術(shù)的 態(tài)定位和高動態(tài)高精度 蹤站進(jìn)行對 位測量提供觀測數(shù)據(jù)和精密星歷服務(wù)致力于我國自主的廣域差 案的建立參與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) 強系統(tǒng) 收機 術(shù)的應(yīng)用正向更深層次發(fā)展 術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 1995 年成立了中國 會協(xié)會下設(shè)四個專業(yè)委員會 用技 圖 2星軌道圖 星系列參數(shù)情況見下表 2 2星系列的主要技術(shù)參數(shù)及發(fā)射情況 指標(biāo)類型 A R 重量 74 987 1075 功率 W 400 710 700 1036 銫鐘數(shù) 1 22 0 銣鐘數(shù) 2 2 2 3 設(shè)計壽命年 5 73 78 10 首次發(fā)射時間 已發(fā)射數(shù)量 11 9 19 9 對于衛(wèi)星大地測量而言 診斷等設(shè)備它的主要功能是收集各監(jiān)測站測得的距離和距離差氣象要素衛(wèi)星時鐘和工作狀況的數(shù)據(jù)監(jiān)測站自身的狀態(tài)數(shù)據(jù)等根據(jù)收集的數(shù)據(jù)及時計算每顆 星的星歷時鐘改正狀態(tài)數(shù)據(jù)以及信號的大氣傳播改正并按一定格式編制成導(dǎo)航電文傳送到注入站監(jiān)控整個地面監(jiān)控系統(tǒng)是否工作正常檢驗注入衛(wèi)星的導(dǎo)航電文是否正確監(jiān)測衛(wèi)星是否將導(dǎo)航電文發(fā)出調(diào)度備用衛(wèi)星替代失效的工作衛(wèi)星將偏離軌道的衛(wèi)星拉回到正常軌道位置監(jiān)控站是為主控站編算導(dǎo)航電文提供觀測數(shù)據(jù)每個監(jiān)測站均用 號接收機測量每顆可見衛(wèi)星的偽距和距離差采集氣象要素等數(shù)據(jù)并將它們發(fā)送給 主控站 圖 2成部分示意圖 二 星定位原理 一概述 測量學(xué)中有測距交會確定點位的方法與其相似無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)衛(wèi)星激光測距定位系統(tǒng)其定位原理也是利用測距交會的原理確定點位 就無線電導(dǎo)航定位來說設(shè)想在地面上有三個無線電信號發(fā)射臺其坐標(biāo)為已知用戶接收機在某一時刻采用無線電測距的方法分別測得了接收機至三個發(fā)射臺的距離 導(dǎo)航定位是迄今為止仍在使用的飛機輪船的一種導(dǎo)航定位方法 近代衛(wèi)星大地測量中的衛(wèi)星激光測距定位也是應(yīng)用了測距交會定位的原理和方法雖然用于激光測距的衛(wèi)星表面上安裝有激光反射棱鏡是在不停的運動中但總可以利用固定于地面上三個已知點上的衛(wèi)星激光測距儀同時測定某一時刻至衛(wèi)星的空間距離 用測距交會的原理變可確定該時刻衛(wèi)星的空間位置如此可以確定三顆以上衛(wèi)星的空間位置如果在第四個地面點上坐標(biāo)未知也有一臺衛(wèi)星激光測距儀同時參與測定了該點至第三顆衛(wèi)星點的空間距離則利用所測定的三個空間距離可以交會出該地面點的位置將無 線電信號發(fā)射臺從地面點搬到衛(wèi)星上組成一顆衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用無線點測距交會的原理便可由三個以上地面已知點控制點交會出衛(wèi)星的位置反之利用三顆以上衛(wèi)星的已知空間位置又可交會出地面未知點用戶接收機的位置這便是 星定位的基本原理 星發(fā)射測距信號和導(dǎo)航電文導(dǎo)航電文中含有衛(wèi)星的位置信息用戶用收機在某一時刻同時接收三顆以上的衛(wèi)星信號測量出測站點接收機天線中心 的位置如下圖所示設(shè)在時刻 測站點 P 用 收機同時 測得 P 點至三顆 星 距離 1 2 3 通過 文解譯出該時刻三顆 星的三維坐標(biāo)分別為 23 用距離交會的方法求解 P 點的三維坐標(biāo) 觀測方程為下式 2 2 星定位示意圖 在 星信號測量出測站至衛(wèi)星之間的距離實時地由衛(wèi)星的導(dǎo)航電文解算出衛(wèi)星的坐標(biāo)值并進(jìn)行測站點的定位依據(jù)測距的原理其定位原理與計算方法主要有偽距法定位載波相位測量定位以及 差分 位等對于待定點來說根據(jù)運動狀態(tài)可以將 位分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位靜態(tài)定位指的是對于固定不動的待定點將 收機置于其上觀測數(shù)分鐘乃至更長的時間以確定該點的三維坐標(biāo)又叫絕對定位 若以兩臺 收機分別置于兩個固定不變的待定點上則通過一定時間的觀測可以確定兩個待定點間的相對位置又叫相對定位而動態(tài)定位則至少有一臺接收機處于運動狀態(tài)測定的是各觀測時刻觀測歷元運動中的接收機的點位絕對點位或相對點位 利用接收到的衛(wèi)星信號測距碼或載波相位均可進(jìn)行靜態(tài)定位實際應(yīng)用中為了減弱衛(wèi)星的軌道誤差衛(wèi)星鐘差接收機鐘 差以及電離層和對流層的折射誤差的影響常采用載波相位觀測值的各種線形組合即差分值作為觀測值獲得兩點之間高精度的 線向量即坐標(biāo)差 二偽距測量定位 偽距法定位是由 收機的傳播時間乘以光速得到的量測距離由于衛(wèi)星鐘接收機鐘的誤差以及無線電信號經(jīng)過電離層和對流層中的延遲實際測出的距離與衛(wèi)星到接收機的幾何距離有一定的差值因此一般稱量出的距離為偽距用 進(jìn)行測量的偽距為 偽距用 P 碼測出的偽距為 碼定位誤差約為 10三載波相位測量定位 利用測距碼進(jìn)行偽距測量是 位系統(tǒng)的基本測距方法然而由于測距碼的碼元長度較大對于一些高精度應(yīng)用來講其測距精度還顯的過低無法滿足需要如果觀測精度均取至測距碼波長的百分之一則偽距測量對 P 碼而言量測精度為30 而言為 3m 左右而如果把載波作為量測信號由于載波的波長短19以就可達(dá)到很高的精度目前的大地型接收機的載波相位測量精度一般為 1 2的精度更高但載波信號是一種周期性的正弦信號而相位測量又只能測定其不足一個波長的部分因而存在著整周數(shù)不確定性的問題使解算過程變地十分復(fù)雜 在 號中由于已用相位調(diào)整的方法在調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文因而接收到的載波的相位已不再連續(xù)所以在進(jìn)行載波相位測量以前首先要進(jìn)行解調(diào)工作設(shè)法將調(diào)制在載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉重新獲取載波這一工作稱為重建載波重建載波一 般可采用兩種方法一種是碼相關(guān)法另一種是平方法采用前者用戶可同時提取測距信號和衛(wèi)星電文但用戶必須知道測距碼的結(jié)構(gòu)采用后者用戶無須掌握測距碼的結(jié)構(gòu)但只能獲取載波信號而無法獲得測距碼和衛(wèi)星電文 四差分 位 差分技術(shù)很早就被人們所應(yīng)用比如相對定位中在一個測站上對兩個觀測目標(biāo)進(jìn)行觀測將觀測值求差或在兩個測站上對一個目標(biāo)進(jìn)行觀測將觀測值求差或在一個測站上對一個目標(biāo)進(jìn)行兩次觀測求差其目的是消除公共誤差提高定位精度利用求差后的觀測值解算兩觀測站之間的基線向量這種差分技術(shù)已經(jīng)用于靜態(tài)相對定位 該部分所講述的差分 位技術(shù)是將一臺接收機安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)計算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)并由基準(zhǔn)站實時地將這一改正數(shù)發(fā)送出去用戶接收機在進(jìn)行 測的同時也接收到基準(zhǔn)站的改正數(shù)并對其定位結(jié)果進(jìn)行改正從而提高定位精度 位中存在著三部分誤差一是多臺接收機公有的誤差如衛(wèi)星鐘誤差星歷誤差二是傳播延遲誤差如電離層誤差對流層誤差三是接收機固有的誤差如內(nèi)部噪聲通道延遲多路徑效應(yīng)采用差分定位可完全消除第一部分誤差可大部分消除第二部分誤差視基準(zhǔn)站至用戶的距離 差分可分為單基準(zhǔn)站差分具有多個基準(zhǔn)站的局部區(qū)域差分 和廣域差分三種 三 星的導(dǎo)航定位信號 一概述 22星向廣大用戶發(fā)送的導(dǎo)航電文是一種不歸零二進(jìn)制碼組成的編碼脈沖串稱之為數(shù)據(jù)碼記作 D 其速率為 50言之 D 碼的碼率 f 50于距離地面 20000星擴頻技術(shù)能夠有效地將很低碼率的導(dǎo)航電文發(fā)送給用戶其方法是用很低碼率的數(shù)據(jù) 碼作為二級調(diào)制擴頻第一級用 50 D 碼調(diào)制一個偽噪聲碼在 波段的載波實現(xiàn) D 碼的第二級調(diào)制而形成向廣大用戶發(fā)送的已調(diào)波為了簡便起見將每顆 號 二 星的偽噪聲碼 導(dǎo)航衛(wèi)星向廣大用戶發(fā)送的導(dǎo)航定位信號也是一種已調(diào)波但有別于常用的無線電廣播電臺發(fā)送的調(diào)頻調(diào)幅信號而是利用偽隨機噪聲碼傳送導(dǎo)航電文的調(diào)相信號 1 偽噪聲碼的定義 號的調(diào)制波是衛(wèi)星導(dǎo)航電文和偽隨機噪聲碼的組合碼稱為偽噪聲碼 2 偽噪聲碼的生成 移位寄存器是產(chǎn)生偽噪聲碼的基礎(chǔ)電路移位寄存器不僅具有暫時存放數(shù)據(jù)和指令的功能而且具有移位功能所謂移位功能是寄存器中所存放的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖的作用下逐次向左移動或向右移動 偽噪聲碼的產(chǎn)生不能用一般的移位寄存器而必須采用一種具有特殊反饋電路的移位寄存器稱為最長線性移位寄存器它所產(chǎn)生的偽噪聲碼也稱為 m 序列下圖表示一個四級最長線性移位寄存器它包括 4個 二和反饋電路和時鐘脈沖產(chǎn)生器圖中的置 1脈沖將使 稱為全 1 狀態(tài) 示反饋到觸 發(fā)器 序列該反饋序列是觸發(fā)器出脈沖串的模二和所需要的 m 序列 從觸發(fā)器 出的 圖 2列發(fā)生器的方框圖 四 號接收機 一概述 航衛(wèi)星的用戶設(shè)備是實現(xiàn) 星導(dǎo)航定位信號的無線電設(shè)備既具有常用無線電設(shè)備的共性又具有捕獲跟蹤和處理衛(wèi)星微弱信號的特性 二 號接收機的類型 1 按工作原理分類 基于被動式定位原理的 星之間的距離簡稱站星距離 按測量站星距離所用測距信號之異 號接收機可以分為下列幾種類型 碼接收機用偽噪聲碼和載波作測距信號 無碼接收機僅用載波作測距信號 集成接收機既用 號又用 號測量站星距離 2 按用途分類 測地型接收機厘米級精度測后數(shù)據(jù)處理 導(dǎo)航型接收機米級精度實時數(shù)據(jù)處理 定時型接收機專用于時間測定和頻率控制 3 按所用載波頻率多少分類 用于衛(wèi)星導(dǎo)航定位的載波是 們的頻率分別為 54 10235744220 102322760所用載波頻率多少 號接收機可以分成下列類型 單頻接收機僅使用第一載波 其調(diào)制波進(jìn)行導(dǎo)航定位測量 雙頻接收機同時使用多個載波及其調(diào)制波進(jìn)行導(dǎo)航定位測量 三 號接收機的組成及原理 1 天線單元 它由接收天線和前置放大器兩個部件組成它的作用是將到達(dá) 號接收天線的功率約為 天線與前置放大器應(yīng)密封一體以保障其正常工作減少信號損失 能夠接收來自任 何方向的衛(wèi)星信號不產(chǎn)生死角 有防護與屏蔽多路徑效應(yīng)的措施 天線的相位中心保持高度的穩(wěn)定并與其幾何中心盡量一致 下圖 2 收機原理圖 圖 2收機原理圖 2 接收機主機 變頻器及中頻放大器 經(jīng)過 置放大器的信號仍然很微弱為了使接收機通道得到穩(wěn)定的高增益并且使 L 頻段的射頻信號變成低頻信號必須采用變頻器 信號通道 信號通道是接收機的核心部分 進(jìn)行偽距測量載波相位測量及多普勒頻移測量 存儲器 接收機內(nèi)沒有存儲器或存儲卡以存儲衛(wèi)星星歷衛(wèi)星歷書接收機采集到的碼相位偽距觀測值載波相位觀測值及多普勒頻移目前 收機都裝有半導(dǎo)體存儲器接收機內(nèi)存數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)口傳到微機上以便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保存在存儲器內(nèi)還裝有多種工作軟件如測試軟件衛(wèi)星預(yù)報軟件導(dǎo)航電文解碼軟件點定位軟件 微處理器 微處理器是 其主要工作步驟為 接收機開機后首先對整個接收機工作狀況進(jìn)行自檢并測定校正存 儲各通道的時延值接收機對衛(wèi)星進(jìn)行搜索捕捉衛(wèi)星當(dāng)捕捉到衛(wèi)星即對信號進(jìn)行牽引和跟蹤并將基準(zhǔn)信號譯碼得到 星星歷當(dāng)同時鎖定 4 顆衛(wèi)星時將 偽距觀測值連同星歷一起計算測站的三維坐標(biāo)并按預(yù)置位置更新率計算新的位置 根據(jù)機內(nèi)存儲的衛(wèi)星歷書和測站近似位置計算所有在軌衛(wèi)星升降時間方位和高度角根據(jù)預(yù)先設(shè)置的航路點坐標(biāo)和單點定位測站位置計算導(dǎo)航的參數(shù)航偏距航偏角航行速度等接收用戶輸入信號 顯示器 大顯示屏在屏幕上直接顯示導(dǎo)航的信息甚至顯示數(shù)字地圖 電源 2V 直流鎘鎳電池組或采用汽車電瓶當(dāng)用交流電時要經(jīng)過穩(wěn)壓電源或?qū)Ｓ秒娫唇粨Q器 第二節(jié) 統(tǒng)的應(yīng)用 一 統(tǒng)能夠?qū)嵤┤蛐匀鞎r全天候的連續(xù)不斷的三維導(dǎo)航定位測量 在 20000二 號能夠用于運動載體的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù) 星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號不僅攜帶著內(nèi)容豐富的導(dǎo)航電文而且調(diào)制著各個用于測量距離的偽隨機噪聲碼換言之 號的兩個載波兩個偽噪聲碼和導(dǎo)航電文為運動載體的多參數(shù)和廣用途測量提供了豐富的數(shù)據(jù)載體 三 星能夠為陸地海洋和空間廣大用戶提供高精度多用途的導(dǎo)航定位服務(wù) 一 術(shù)的陸地應(yīng)用 各種車輛的行駛狀態(tài)監(jiān)測旅游者或者旅游車的景點導(dǎo)游應(yīng)急車輛的快速引行和探尋大氣物理 監(jiān)測地球物理資源勘探工程建設(shè)的施工放樣測量大型建筑和煤氣田的沉降監(jiān)測陸地海洋大地測量基準(zhǔn)的測定 二 術(shù)的海洋應(yīng)用 遠(yuǎn)洋船舶的最佳航線測定遠(yuǎn)洋船隊在途航行的實時調(diào)度和監(jiān)測海洋救援的探尋和定點測量海洋油氣平臺的就位和復(fù)位測定水文測量海岸地形的精細(xì)測量海底大地測量控制網(wǎng)的布設(shè) 三 術(shù)的航空應(yīng)用 民航飛機的在途自主導(dǎo)航航空救援的探尋和定點測量機載地球物理勘探飛機探測災(zāi)區(qū)大小和標(biāo)定測量攝影和遙感飛機的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)測量 四 術(shù)的航天應(yīng)用 低軌通訊衛(wèi)星群的實時軌道測量衛(wèi)星入軌和衛(wèi)星收回的實 時點位測量載人航天器的在軌防護探測對地觀測衛(wèi)星的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)測量 五 術(shù)能夠達(dá)到毫米級的靜態(tài)定位精度和厘米級的動態(tài)測量精度 近年來美國的試驗表明對于 3000內(nèi)的站間距離 對定位數(shù)據(jù)經(jīng)過精細(xì)的處理可達(dá)到 53表 2供的 星星歷情況 星歷類型 衛(wèi)星軌道精度 衛(wèi)星時鐘精度 采樣間隔 獲取時間 更新時間 最終星歷 5 1 5 3 快速星歷 5 2 5 7 預(yù)報星歷 25 5 第三章 公路測量中的應(yīng)用及實例分析 第一節(jié) 公路測量中應(yīng)用趨勢及相關(guān)技術(shù) 隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長的西部大開發(fā)的實施我國的高等級公路建設(shè)迎來前所末有的發(fā)展機遇這就對勘測設(shè)計提出了更高的要求隨著公路設(shè)計行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展公路設(shè)計已實現(xiàn) 有些軟件本身還要求提供地面數(shù)字化測繪產(chǎn)品的支持建立勘測設(shè)計施工后期管理一體化的數(shù)據(jù)鏈 減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄輸入等中間環(huán)節(jié)是公路勘測設(shè)計內(nèi)外業(yè)一體化的要求也是影響高等級公路設(shè)計技術(shù)發(fā)展的瓶頸所在目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備但常規(guī)測量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制作業(yè)強度大且效率低大大延長了設(shè)計周期勘測技術(shù)的進(jìn)步在于設(shè)備引進(jìn)和技術(shù)改造在目前的技術(shù)條件下引入公路測量中應(yīng)用的初級階段其實公路測量的技術(shù)潛力蘊于 時動態(tài) 定位 技術(shù) 的應(yīng)用之中 術(shù)在公路工程中的應(yīng)用有著非常廣闊的前景 實時動態(tài) 位技術(shù)是以載波相位觀測值為根據(jù)的實時差分 術(shù)它是 量技術(shù)發(fā)展的一個新突破在公路工程中有廣闊的應(yīng)用前景眾所周知無論靜態(tài)定位還是準(zhǔn)動態(tài)定位等定位模式由于數(shù)據(jù)處理滯后所以無法實時解算出定位結(jié)果而且也無法對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核這就難以保證觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量在實際工作中經(jīng)常需要返工來重測由于粗差造成的不合格觀測成果解決這一問題的主要方法就是延長觀測時間來保證測量數(shù)據(jù)的可靠性這樣一來就降低了 量的工作 效率 實時動態(tài)定位 統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動站組成建立無線數(shù)據(jù)通訊是實時動態(tài)測量的保證其原理是取點位精度較高的首級控制點作為基準(zhǔn)點安置一臺接收機作為參考站對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測流動站上的接收機在接收衛(wèi)星信號的同時通過無線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測數(shù)據(jù)隨機計算機根據(jù)相對定位的原理實時計算顯示出流動站的三維坐標(biāo)和測量精度這樣用戶就可以實時監(jiān)測待測點的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況根據(jù)待測點的精度指標(biāo)確定觀測時間從而減少冗余觀測提高工作效率 下面我將一個具體的例子詳細(xì)講述 術(shù)在公路測量中的應(yīng)用 第二節(jié) 實例分析孝義市市區(qū)北外環(huán)公路控制網(wǎng)的測繪 一測區(qū)概述 位置 孝義市屬于山西省呂梁市位于山西省中部的晉中盆地西南隅呂梁山脈中段東麓地理位置介于東經(jīng) 111 21 111 56 北緯 36 56 37 18 之間海拔731 1777 米北與汾陽為鄰西北與中陽縣相依西與交口縣接壤南與靈石縣相連東南與介休市隔汾河相望境域東西直線最長 46公里南北直線最寬為 2655公里總面積 9458 平方公里交通 當(dāng)今孝義區(qū)位優(yōu)勢明顯交通便利公路鐵路四通八達(dá)距省會城市太原 120 公里境內(nèi) 38公里的南同蒲公鐵路介西支線直插腹地貫穿東 西 33公里的孝柳鐵路向西延伸直抵黃河大運高速公路太高速公路從南北兩側(cè)擦境而過孝義的主干公路南北縱貫的汾介一級公路和東西橫穿的孝午公路與 307和 108國道市鄉(xiāng)油路鄉(xiāng)村公路構(gòu)成了縱橫交錯四通八達(dá)的交通網(wǎng)絡(luò)公路通車?yán)锍踢_(dá) 1288公里 99 布設(shè)城市圖根導(dǎo)線控制網(wǎng)分級布網(wǎng)如圖 31 圖 31 分級布網(wǎng) 二測量作業(yè)流程 圖 32 測流程圖 三 制網(wǎng)的設(shè)計方案 1 儀器設(shè)備 制網(wǎng)的儀器設(shè)備配置 表 31 制網(wǎng)布設(shè)的儀器設(shè)備 儀器設(shè)備名稱 數(shù) 量 9600 型 收機 4 臺 三腳架 4 付對講機 4 個 小鋼尺 4 把 數(shù)據(jù)傳輸線 1 根 9600 型 收機的主要技術(shù)參數(shù) 靜態(tài)相對定位精度 靜態(tài)基線 5 高 程 10制網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 量的精度指標(biāo) 各等級 相鄰點間弦長精度用下式表示 31 式中 標(biāo)準(zhǔn)差基線向量的弦長中誤差 固定誤差 比例誤差 1 10 相鄰點 間的距離 的主要技術(shù)要求 表 32 四等二級 的主要技術(shù)要求 等級 平均距離 km a b 1 10最弱邊相對中誤差 四等二級 1 15 20 110000 注 相鄰點最小距離應(yīng)為平均距離的 12 13最大距離應(yīng)為平均距離的 23 倍 當(dāng)邊長小于 200m 時邊長中誤差應(yīng)小于 20閉合環(huán)或附和線路邊數(shù)的規(guī)定 應(yīng)由一個或若干個獨立觀測環(huán)構(gòu)成也可采用附合線路形式構(gòu)成非同步觀測的 線向量邊應(yīng)按所設(shè)計的網(wǎng)圖選定也可按軟件功能自動挑選獨立基線構(gòu)成 表 33 四等二級 閉和環(huán)和線路邊數(shù)的規(guī)定 等 級 四 等 二 級 閉合環(huán)或附和線路邊數(shù)條 10 接收機的選擇 表 34 四等二級 接收機的選擇 等級 接收機類型 標(biāo)稱精度 觀測量 同步觀測接收機數(shù) 四等二級雙頻或單頻 1010d 載波相位 2 量作業(yè)的基本技術(shù)要求 表 35 四等二級 量作業(yè)的技術(shù)要求 等級 觀測方法 衛(wèi)星高度角 有效觀測衛(wèi)星數(shù) 平 均 重 復(fù) 設(shè) 站 數(shù) 時段長度 據(jù)采樣間隔 s 四等 二級 靜 態(tài) 15 4 16 45 10 60 快速靜態(tài) 15 5 16 15 10 60 注 當(dāng)采用雙頻機進(jìn)行快速靜態(tài)觀測時時間長度可縮短為 10 量各等級的點位幾何強度因子 應(yīng)小于 6 制網(wǎng)測量數(shù)據(jù)的檢核 3 數(shù)據(jù)預(yù)處理 基線解算可采用雙差相位觀測值對于邊長超過 30基線解算使也可采用三差相位觀測值 在采用多臺接收機同步觀測的一個同步時段中可采用單基線模式解算也可以只選擇獨立基線按多基線處理模式統(tǒng)一解算 同一級別的 根據(jù)基線長度不同可采用不同的數(shù)學(xué)處理 模型但 80內(nèi)的基線可在雙差固定解和雙差浮點解中選擇最優(yōu)結(jié)果 30其以上的基線可采用三差解作為基線解算的最終結(jié)果 4 同步觀測數(shù)據(jù)的檢核 同一時段觀測值基線向量處理中二三等數(shù)據(jù)采用率都不宜低于 80 采用單基線處理模式時對于采用同一種數(shù)學(xué)模型的基線解其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量相對閉合差和全長相對閉合差不宜超過表 36 的規(guī)定 表 36 同步環(huán)坐標(biāo)分量及環(huán)線全長相對閉合差的規(guī)定 1 10 32 式中 重復(fù)觀測基線的長度較差 相應(yīng)級別的規(guī)定中誤差按平均邊長計算 6 同步觀測環(huán)的檢核 對于采用不同數(shù)學(xué)模型的基線解其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長相對閉和差應(yīng)符合下式的規(guī)定 33 式中 三邊同步環(huán)閉和差 對于四站或更多站同步閉合環(huán)而言除應(yīng)用上述方法檢查一切可能的三邊環(huán)閉合差外所有閉合環(huán)的分量閉合差不應(yīng)大于而環(huán)閉合差符合下式規(guī)定 34 式中 同步環(huán)的邊數(shù) 7 異步觀測環(huán)的檢核 無論采用單基線模式或多基線模式解算基線都應(yīng)在整個 中選取 一組完全的獨立基線構(gòu)成獨立環(huán)各獨立環(huán) 的坐標(biāo)分量閉和差和全長閉合差應(yīng)符合下式的規(guī)定 35 式中 異步環(huán)閉和差 異步環(huán)中的邊數(shù) 8 平差處理 無約束平差 當(dāng)各項質(zhì)量檢驗符合要求時應(yīng)以所有獨立基線組成閉合圖形以三維基線向量及其相應(yīng)方差協(xié)方差陣作為觀測信息以一個點的 三維坐標(biāo)作為起算依據(jù)進(jìn)行 無約束平差中基線向量的改正數(shù)絕對值應(yīng)滿足下式要求 36 當(dāng)超限時可認(rèn)為該基線或其附近存在粗差基線應(yīng)采用軟件提供的方法或人工方法剔除粗差極限直至符合上式要求 約束平差 在無約束平差確定的有效觀測量的基礎(chǔ)上在國家坐標(biāo)系或城市坐標(biāo)下應(yīng)進(jìn)行三維約束平差或二維約束平差約束點的已知點坐標(biāo)已知距離或已知方位可作為強制約束的固定值也可作為加權(quán)觀測值平差結(jié)果應(yīng)輸出在國家或城市獨立坐標(biāo)系中的三維或二維坐標(biāo)基線向量改正數(shù)基線邊長方位以及坐標(biāo)基線邊長方位的精度信息轉(zhuǎn)換參數(shù)及其精度信息 約束平差中基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差應(yīng)符合 下式要求 37 當(dāng)超限時可認(rèn)為作為約束的已知坐標(biāo)距離已知方位與 不兼容應(yīng)采用軟件提供的或認(rèn)為方法剔除某些誤差較大的約束值直至符合上式要求 四 的外業(yè)觀測 一 作業(yè)要求 1 觀測組應(yīng)嚴(yán)格按調(diào)度表規(guī)定的時間進(jìn)行作業(yè)本證同步觀測同一衛(wèi)星組當(dāng)情況有變化需修改調(diào)度計劃時應(yīng)經(jīng)作業(yè)隊負(fù)責(zé)人同意觀測組不得擅自更改計劃 2 受機在正式觀測前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱和靜置然后方可啟動接收機進(jìn)行觀測 3 開機后接收機有關(guān)指示顯示正常并通過自檢后方能輸入有關(guān)測站和時段控制信息 4 每時段開機前作業(yè)員應(yīng)量取 天線高并及時輸入測站名時段號天線高等信息關(guān)機后再量取一次天線高作校核兩次量天線高互差不得大于 3平均值作為最后結(jié)果記錄在手簿若互差超限應(yīng)查明原因提出處理意見記入測量手簿備注欄中 5 接收機開始記錄數(shù)據(jù)后作業(yè)員可使用專用功能鍵選擇菜單查看測站信息接受衛(wèi)星數(shù)衛(wèi)星號各通道信噪比實時定位結(jié)果及存貯介質(zhì)記錄情況等 6 儀器工作正常后作業(yè)員應(yīng)及時逐項填寫手簿中各項內(nèi)容當(dāng)時段觀測時間超過 60上應(yīng)每隔 30錄一次 7 一個時段觀測過程中不得進(jìn)行以下操作關(guān)閉接收機又重新啟動進(jìn)行自測試發(fā)生故障除外改變衛(wèi)星高度 角改變數(shù)據(jù)采樣間隔按動關(guān)閉文件和刪除文件等功能鍵 8 觀測員在作業(yè)期間不得擅自離開測站并應(yīng)防止儀器受震動和被移動防止人和其他物體靠近遮擋衛(wèi)星信號 9 接收機在觀測過程中不應(yīng)在接收機近旁使用對講機雷雨過境時應(yīng)關(guān)機停測并卸下接收機以防雷擊 10 觀測中應(yīng)保證接收機工作正常數(shù)據(jù)記錄正確每日觀測結(jié)束后應(yīng)及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計算機硬軟盤上確保觀測數(shù)據(jù)不丟失 11 在觀測過程中要特別注意供電情況除在出測前認(rèn)真檢查電池容量是否充足外作業(yè)中觀測人員不要遠(yuǎn)離接收機聽到儀器的低電壓報警要及時予以處理否則可能會造成儀器內(nèi)部數(shù)據(jù)的破壞 和丟失 12 觀測站的全部預(yù)定作業(yè)項目經(jīng)檢查均已按規(guī)定完成且記錄與資料完整無誤后方可遷站 二 技術(shù)指標(biāo) 根據(jù) 的技術(shù)設(shè)計方案此次測量所使用的南方測繪 9600 型 收機的標(biāo)稱精度滿足四等二級 表 37 四等二級 測量的技術(shù)指標(biāo) 項目 技術(shù)指標(biāo) 衛(wèi)星高度角 20 有效觀測衛(wèi)星數(shù) 6 平均重復(fù)設(shè)站數(shù) 16 時段長度 50 數(shù)據(jù)采樣間隔s 20 點位幾何強度因子 4 基線平均距離 1 閉合環(huán)或附和線路邊數(shù)條 10 三 作業(yè)步驟 1 選點 要求 點位的選擇應(yīng)符合技術(shù)設(shè)計要求并有利于其他測量手段進(jìn)行擴展與聯(lián)測 點位的基礎(chǔ)應(yīng)堅實穩(wěn)定易于長期保存并有利于安全作業(yè) 點位應(yīng)便于安置接收機設(shè)備和操作視野應(yīng)開闊被測衛(wèi)星的地平高度角應(yīng)大于 15 點位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源如電視臺微波站等其距離不得小于200m 并應(yīng)遠(yuǎn)離高壓輸電線距離不得小于 50m 附近不應(yīng)有強烈干擾接受衛(wèi)星信號的物體 在點位選好后在對點位進(jìn)行編號時必須注意點位編號的合理性在野外采集時輸入的觀測站名是由 四個任意輸入的字符組成為了在測后處理時方便及準(zhǔn)確必須不使點號重復(fù) 實施為了保證 間的互相通視 的選點網(wǎng)圖 2 擬定觀測計劃 衛(wèi)星可見性預(yù)報 根據(jù)網(wǎng)站提供的星歷 據(jù)高程應(yīng)取至 01m f 天線高應(yīng)包括測前測后量得的高度及其平均值均取至 0001m g 觀測狀況應(yīng)包括電池電壓接收衛(wèi)星信噪比 障情況等 記錄應(yīng)符合下列要求 a 原始觀測值和記事項目應(yīng)按規(guī)格現(xiàn)場記錄字跡要清楚整齊美觀不得涂改轉(zhuǎn)抄 b 外業(yè)觀測記錄各時段觀測結(jié)束后應(yīng)及時將每天外業(yè)觀測記錄結(jié)果錄入計算機硬盤或軟盤 c 接收機內(nèi)存數(shù)據(jù)文件在卸到外存介質(zhì)上時不得進(jìn)行任何剔除或刪改不得調(diào)用任何對數(shù)據(jù)實施重新加工組合的操作指令 d 天線高的量取 安置好儀器后觀測員應(yīng)在各觀測時段的前后各量測天線高一次量至毫米量取時由標(biāo)石或其他標(biāo)志或者地面點中心頂端量至天線中部即天線上部與下部的中縫 圖 31 量